黄仕程， 黄一鸣, 2*， 杨立军*， 袁 炯， 林智雄， 赵晓燕

1. 天津大学材料科学与工程学院， 天津市现代连接技术重点实验室， 天津 300350

2. 哈尔滨工业大学先进焊接与连接国家重点实验室， 黑龙江 哈尔滨 150001

引 言

增材制造技术因降低生产时间和成本， 减少材料浪费等优点受到航空航天、 军事、 汽车、 国防、 建筑等领域广泛关注[1]。 金属增材制造技术以金属丝材或粉末为原料， 其热源主要有电子束、 激光和电弧[2]。 丝材电弧增材制造技术(wire arc additive manufacturing, WAAM)是以金属丝材为原料， 电弧为热源的直接能量沉积技术， 避免了粉末的回收， 提高了沉积效率[3-4]。 WAAM工艺主要有TIG(tungsten inert gas)增材制造、 MIG(metal inert gas)增材制造、 CMT(cold metal transfer)增材制造和PAW(plasma arc welding)增材制造， 这些工艺均以一层一层的方式来熔化丝材沉积金属[5]。 以脉冲TIG电弧为热源的WAAM， 能够在脉冲电流峰值熔化焊丝， 在脉冲电流基值降低热输入， 参数调节范围广， 热输入控制灵活， 便于精确控制成形质量[6-7]。 实心焊丝常用于TIG-WAAM， 但药芯焊丝中包含更多金属元素， 冶金反应丰富， 丝材成分调控灵活[8]， 得到的成形件质量好， 熔敷金属有更好的工艺性能和力学性能。

在药芯焊丝脉冲TIG-WAAM过程中， 薄壁成形件侧壁无约束， 出现电弧“骑”在成形件两侧的现象， 电弧形状不同于一般的TIG电弧， 像是倒“Y”形， 称之为倒Y形电弧。 倒Y形电弧对成形件两侧均有加热作用， 相比焊接过程的电弧约束条件差异较大， 对成形有着重要影响。 此外， 由于送丝角度不当或前一道熔敷层成形不良等因素的影响， 造成倒Y电弧发生偏移， 电弧仅骑在成形件一侧， 导致成形质量变差， 还影响熔敷过程稳定性。……